Dr. Buycu Ayşen Ürgen ülkemizde Bilişsel Hesaplamalı Nörobilim alanında çalışan değerli hocalarımızdan. Onunla yaptığımız bu oldukça doyurucu röportajda algılarımız altında yatan bilişsel mekanizmadan yapay zekaya, pandemiden dikkat yükü kavramına bir çok konuda fikirlerini bizimle paylaştı.
Soruları yönelten ben FizikHaber’den Emrecan Doğu, Ege Üniversitesi Matematik Bölümü öğrencisi; nörobilim ve pozitif psikoloji alanlarına meraklı birisiyim. Bu röportaj “Algılarımız ve Kararlar, Kısım 1” yazısının devamı niteliğindedir. Başlamadan önce onu okumanızı tavsiye ederim.
“Unutmayalım ki günümüzde ne iş yaparsak yapalım, iki disiplin, teknoloji ve psikoloji hepsini yatay kesiyor.” ~ Hayat En Çok İyileri Kırar, Acar Baltaş
FizikHaber: Öncelikle, neden bu alanda çalıştığınızı merak ediyorum. Çalışmanızın motivasyonu nedir? Aklınızı kurcalayan henüz yanıt bulamadığımız bir sorunuz var mıydı? Bilinç nasıl oluştu? Beyin nasıl bu kadar gelişti? Bildiğimiz fiziksel/maddesel bir yapı nasıl yaratıcı olmayı öğrendi? Bizler beyin gibi bilinci olan bir organ yapabilir miyiz? gibi sorular benim aklımda hep yer etmiştir. Sizin de varsa öğrenmek isterim.
Bu alanda çalışmamızın temel nedeni aslında oldukça derin: İçinde yaşadığımız evreni anlamak. Evreni anlamak için çok farklı bilim dallarında çalışabilirsiniz. Ancak bilişsel nörobilim bunlar arasında bence en başta gelenlerden biri çünkü evreni anlayabilmek için onu nasıl kavradığımızı anlamamız gerekiyor. Canlılar olarak bunu yapabilmemizi sağlayan en temel sistem sinir sistemi ve ebetteki beyin. Çünkü sinir sistemi biyolojik organizmaların, fiziksel çevre ile etkileşim kurmasını sağlayan ve onu yorumlayan bir yapı. Eğer algı, biliş ve onları desteleyen biyolojik organ olan beyni anlarsak, evrene dair de bir şeyler anlayabiliriz diye umuyoruz.
FizikHaber: Çalışma grubunuz neden ve nasıl kuruldu? CCN Lab (Cognitive Computational Neuroscience Lab) yani Bilişsel Hesaplamalı Nörobilim Laboratuvarı’nın amacı nedir? Buradaki “Bilişsel Hesaplamalı Nörobilim” ne demek? Biraz açıklayabilir misiniz?
Çalışma grubumuz 2018 Eylül ayında Bilkent Üniversitesi bünyesinde kuruldu. Temel kurulma amacı, insanların çevrelerini nasıl algıladıklarını anlamak ve bunu destekleyen nöral mekanizmaları keşfetmek üzere disiplinler arası çalışmalar yapmak. Bilişsel Hesaplamalı Nörobilim, insan davranışını ve altında yatan bilişsel ve nöral mekanizmaları birçok disiplininin metotlarını kullanarak araştırmayı amaçlayan bir nörobilim alt dalıdır. Bu disiplinler arasında psikoloji, nörobilim ve mühendislik bilimleri yer almaktadır.
FizikHaber: Biyolojik hareket ve eylem algısı kavramlarını açıklayabilir misiniz? İnsan eylemlerine nasıl karar verir? Bu kavramları daha net anlamak günümüzde ve gelecekte hangi alanlara ışık tutacak?
Laboratuvarımızda çalıştığımız en temel konulardan biri biyolojik hareket ve eylem algısı. Biyolojik hareket, canlıların hareketi anlamına gelen bir kavram. Yaşadığımız çevreyi düşündüğümüzde çoğu şey hareket halinde. Örneğin denizin dalgalanması, ağaçlardan yaprakların düşmesi ve elbette ki çevremizdeki diğer insanların ve hayvanların hareketleri. Biz laboratuvarımızda özellikle diğer insanların hareketlerini nasıl algıladığımızı anlamaya çalışıyoruz çünkü kendi eylemlerimize karar vermek büyük ölçüde çevremizdeki hareketleri nasıl algıladığımıza bağlı. Örneğin, biri size selam vermek üzere el salladığında, bu harekete el sallayarak cevap verebilmek için o hareketin ne olduğunu anlamanız gerekiyor. Ya da biri size doğru hızla bir taş fırlattığında, kendinizi korumak üzere kaçmak için hareketin ne olduğunu anlamanız gerekiyor. Özetle, hem hayatta kalabilmek, hem de sosyal etkileşim ve iletişim için diğer insanların hareketlerini nasıl algıladığımızı anlamamız önemli. Nitekim, nörobilim çalışmaları canlıların hareketlerinin, beyinde özelleşmiş bir sistem tarafından işlendiğini gösteriyor. Bu sistemi anlamak, ileride beyinden esinlenen bilgisayarlı görü ve yapay zeka sistemlerinin gelişmesi için faydalı olabilir.
FizikHaber: Çalışmanızda öne çıkan bir kavram daha var: “Dikkat Yükü”. Bir şeyleri “Öğrenmek” ile doğrudan bağlantılı bir kavram. Pandemiden önce de var olsa da pandemiyle zorunlu olarak deneyimlemek zorunda olduğumuz “uzaktan eğitim” verimliliği konusunda hala tartışmalı bir konu. Yürüttüğünüz deney aslında buna da bir cevap verebilir mi? Ekran karşısında öğrenmek ve yüz yüze öğrenmek arasında ne gibi farklar var?
Bilişsel nörobilimde, diğer insanların hareketlerini nasıl algıladığımızı anlamaya yönelik bugüne kadar yapılan çalışmalar, genellikle video ya da resim uyaranları gösterilerek yapılmış. Başka bir deyişle, örneğin el sallama hareketini nasıl algıladığımızı anlamak istiyorsanız, el sallama hareketi yapan bir insanın videosu ya da resmi gösterilmiş. Oysa ki gerçek dünyadaki hareketleri algılarken şimdi ve burada olan insanlarla etkileşim içindeyiz. Yani video ve resimler yalnızca temsilden ibaret. Bizim şu anda yürüttüğümüz çalışmalardan birinde amacımız, video temsillerinden ziyade gerçek insanları izlediğimiz zaman davranışlarımız, bilişsel süreçlerimiz ve nöral aktivitemiz nasıl farklılaşabilir sorusuna yanıt aramak. Hipotezlerimizden birisi de gerçek insanları izlerken, video temsillerini izlemeye kıyasla dikkat süreçlerimizin daha yoğun kullanılacağı. Bunun temel nedenlerinden biri, gerçek dünyada gerçekleşen insan hareketlerinin, bizi eyleme geçirecek nitelikte olması. Örneğin, sinemada bir film izlerken aktör size doğru el sallarsa, siz ona karşılık muhtemelen karşılık vermezsiniz. Ancak tiyatroda gerçek bir aktör size el sallarsa ona karşılık verme ihtiyacında hissedebilirsiniz kendinizi. Başka bir deyişle motor sisteminiz cevap vermeye hazır durumda olur. Bu tamamen aktörün şimdi ve burada olması ile ilgili bir durum. Benzer şekilde, ekran karşısında öğrenmek ile yüz yüze öğrenmek arasında da farklar olabilir. Yüz yüze öğrenme sırasında, ders veren kişinin fiziksel varlığı dikkat süreçlerinin daha yoğun kullanılmasına ve motor sistemin harekete daha hazır olmasına neden olabilir.
FizikHaber: Peki ileride insansı robotlar aramızda dolanmaya başladığında onlara olan tepkilerimiz ve davranışlarımız sizce ekranda gördüklerimize karşı verdiğimiz tepkilerle aynı mı olacak?
Muhtemelen farklı olacak. Laboratuvarımızda bu soruyu aydınlatmaya yönelik çalışmalar devam ediyor.
FizikHaber: Yeri gelmişken, sizin de laboratuvarınızda bir robot var. Onun hakkında da neler söylemek istersiniz? Çalışmalarınızda yeri neresi?
Evet, laboratuvarımızda Pepper adı verilen sosyal bir robotumuz var. 1.20 cm boyutunda, insanlarla sosyal iletişim
kurabilen ve çok çeşitli hareketler yapabilen insansı bir robot. Robotların, bilişsel nörobilim araştırmalarında ayrı bir önemi var. Çünkü bir taraftan bize insan olmayan ama insanlar gibi hareket edebilen varlıkları nasıl algıladığımız konusunda fırsatlar sunuyorlar. Başka bir deyişle, biyolojik hareketi özel kılan özellikleri anlamamızı sağlıyorlar. Diğer taraftan da, daha uygulamalı alanda robotları üreten mühendislere sosyal bilimler aracılığıyla geri bildirim vermemize izin veriyorlar. TÜBİTAK tarafından desteklenen geniş çaplı bir projemizde, insanların Pepper’a zihin atfedip atfetmediğini araştırıyoruz. Başka bir deyişle, insanların Pepper gibi sosyal bir robotun zihne sahip olup olmadığını nasıl değerlendirdiklerini araştırıyoruz. Bunu yaparken özellikle test ettiğimiz bazı parametrelerimiz var. Bu parametrelerden biri, insanların Pepper’a, diğer insanlara kıyasla daha az zihin atfedip atfetmediği. Bir başka parametre, Pepper’ın gerçekleştirdiği hareketlerin çeşidi. Örneğin, sorduğumuz sorulardan biri Pepper insanlarla iletişim içeren hareketler gerçekleştirdiğinde (örneğin el salladığında ya da öpücük attığında), iletişim içermeyen hareketlere göre (örneğin bir şeyler içmek ya da yürümek) daha fazla zihin atfı alıp almadığı. Bir başka parametre jenerasyonlar arasında robotlara zihin atfında farklar olup olmadığı. Çalışmamızda 4 farklı jenerasyondan katılımcılar alıyoruz (18-73 yaş arası). Sorularımızdan birisi, farklı jenerasyonların, robotları özellikle zihin atfı bağlamında farklı algılayıp algılamadıkları. Son olarak, bir parametremiz daha var. O da insanların zihin atfına dair yaptıkları açık değerlendirmelerle örtük değerlendirmelerin birbirinden farklı olup olmadığı. Bir başka deyişle, Pepper’ın açık bir şekilde zihni olmadığını söylemelerine rağmen, aslında bir zihne sahip olabileceğini örtük bir şekilde düşünüp düşünmedikleri. Tüm bu sorularımızın yanıtlarını şu anda yayına hazırladığımız bir çalışmamızda vereceğiz.
FizikHaber: Karşımızdakini algılamada “Ayna Nöronlar”ın önemli bir görevi var. Bunun sizin deneyiniz için de önemli bir yeri olduğunu düşünüyorum. Ayna nöronlar hareketlerimizi nasıl etkiliyorlar?
Evet, ayna nöron kavramı 1990’larda ilk ortaya çıktığında çok heyecan yarattı. İlk olarak maymunlarda yapılan çalışmalarda, bir maymunun bir hareketi gerçekleştirmesi ve o hareketi başka bir birey gerçekleştirirken izlemesi sırasında belli beyin bölgelerinde aynı nöronların aktive olduğu bulundu. Bu da başkalarının hareketlerini anlamamızı sağlayan temel mekanizmanın, kendi repertuvarımızda bulunan motor işlemleri simüle ettiğimiz şekilde yorumlandı. Elbette 1990’lardan beri yapılan birçok çalışma bu nöronların ne tür fonksiyonel özelliklere sahip olduğu konusunda birçok soruya ışık tuttu. Bizim laboratuvarımızda yapılan çalışmalar hareket ve eylemlerin anlaşılmasında, daha çok algısal mekanizmalara ve bu mekanizmaları etkileyen üst bilişsel süreçlere odaklanıyor.
FizikHaber: İlk insanlardan günümüze sürekli hareket halindeydik. İnsanların ataları da hareket etmek zorundaydı. Hareket canlılığın şartı gibi duruyor. Ya da hayatta kalabilmenin bir gerekliliği. İnsan beyninin karmaşık yapısı bizim karmaşık hareketlerimizin sonucu olabilir mi? Beynin mükemmel evrimini ilk canlılardan beri süre gelen hareketin bir çıktısı olarak görebilir miyiz?
İnsan beyninin karmaşıklığına katkıda bulunan pek çok etken sayabiliriz ama elbette hareket bunların başında gelebilir. Çünkü algı dediğimiz ve fiziksel dünyayla ilk temasımızı sağlayan işlem bile artık eski ders kitaplarının söylediği biri pasif bir işlem olarak görülmüyor. Tam tersine, canlının davranışsal amaçlarına bağlı olarak evreni nasıl algıladığı değişebiliyor.
FizikHaber: O zaman teknik bir soru: Kullandığımız teknolojiler hakkında konuşmak istiyorum. fMRG(Fonksiyonel Manyetik Rezonans Görüntüleme) ve EEG (Elektroensefalografi) bize görmek istediklerimizin ne kadarını gösteriyor? David Eagleman “Beyin” kitabında EEG kullanmayı bir beyzbol maçını stadın dışından takip etmeye benzetir. Siz ne düşünüyorsunuz bu konuda? Daha kesin ölçümler yapabileceğimiz cihazları yakında kullanabilecek miyiz?
Günümüzde kullandığımız beyin görüntüleme teknolojilerinin her birinin çok önemli özellikleri var. Örneğin, fMRG ile bir bilişsel sürecin beyinde nerede gerçekleştiğine dair önemli yanıtlar alabiliyoruz. Ya da EEG ile bir bilişsel sürecin ne kadar hızlı gerçekleştiğine dair bilgimizi artırabiliyoruz. Ancak her beyin görüntüleme yönteminin aynı zamanda sınırlılıkları bulunmakta. Örneğin, fMRG’nin zamansal çözünürlüğü yüksek olmadığı için bilişsel süreçlerin hızına dair soruları, EEG’nin de uzamsal çözünürlüğü yüksek olmadığı için bilişsel süreçlerin nerede gerçekleştiğine dair soruları çok net cevaplayamıyoruz. Beyin içi elektriksel aktivitenin ölçüldüğü intrakraniyal çalışmalar bu anlamda umut verici, çünkü hem uzamsal hem de zamansal çözünürlükleri yüksek. Ancak bu yöntem çok yaygın olarak kullanılamıyor çünkü ancak beyin ameliyatına girecek ve bilimsel çalışmalara gönüllü olarak destek vermek isteyen epilepsi hastalarıyla gerçekleştirilebiliyor. Bu tarz çalışmaları destekleyen merkezler dünyada az bulunmakta.
FizikHaber: Verilerin topladıktan sonra temizlenmesi ve işlenmesi süreçleri oluyor. Matematik de burada devreye giriyor. Bu süreçten de bahseder misiniz?
Elbette, gerek EEG gerekse fMRG verilerinin ön işleme ve analizi süreçlerinde matematik, bilgisayar bilimleri ve elektronik mühendisliğinden faydalanıyoruz. Örneğin EEG verisi temel olarak elektriksel bir sinyal olduğu için dijital sinyal işleme algoritmalarını kullanıyoruz. Benzer şekilde, fMRG deneylerindeki beyin aktivitelerini anlayabilmek için hem genel lineer modelleme hem de makine öğrenmesi algoritmalarını kullanıyoruz.
FizikHaber: Teknik becerilerimiz “Yapay Zekâları” artık rahatlıkla geliştirmemize izin veriyor. Fakat bence yapay zekalardaki gelişimin devam edebilmesi insan beyninin sırlarının açığa çıkarılmasıyla sürdürülebilir. Çalışmalarınız bu konuda bize yardımcı olabilecek mi? Siz çalışmanızı yapay zekayla bağdaştırıyor musunuz?
Elbette. Bizim laboratuvarımızı temel amacı insan davranışını ve altında yatan bilişsel ve nöral süreçleri anlamak. Ancak bunu yaparken deneysel yöntemlerin yanında, yapay zekanın araçlarını da kullanıyoruz. Bazı durumlarda, yapay zekanın insan beynini açıklamada yetersiz kaldığını görüyoruz. İşte bu durumlar, yapay zekanın nörobilimden beslenerek gelişmesi için muhteşem fırsatlar sunuyor. Örneğin, bizim çalışma alanımız olarak hareket ve eylem algısını ele alalım. Bugün akıllı araçlarda ya da robotlarda insan ya da canlı tespit etmeye çalışan bilgisayar görü sistemleri ya da görme engelliler için geliştirilebilecek eylemleri algılayan sistemler, hep insan beyninin canlı eylemleri nasıl işlediğinin anlaşılmasıyla geliştirilebilecek konular.
FizikHaber: İleride sizleri hangi çalışmalarda göreceğiz? Sizin ve laboratuvarınızın gelecekte ne gibi planları var? Sizinle çalışmak isteyen öğrenciler ve araştırmacılar neler yapabilirler? Alanınızda yazılmış kitap önerileri alabilir miyiz?
Laboratuvarımızda önümüzdeki yıllarda yapmayı planladığımız birçok çalışma var. Bunların arasında en başta gelenlerden biri, bugüne kadar biyolojik ve eylem algısı konusunda video ve resim temsilleri kullanılarak yapılan birçok çalışmayı gerçek aktörler kullanarak ve multimodal olarak yapmak. Bu şekilde ekolojik geçerliği yüksek, gerçek dünyadaki algımızı ve altında yatan nöral süreçleri daha iyi aydınlatacağımıza inanıyoruz. Bunun yanında, insan-robot etkileşimi alanında Türkiye’de yine geniş çaplı araştırmalar sürdürmek istiyoruz. Bunlardaki temel sorularımız da robotların nasıl algılandıklarını anlamak ve onların yararlı olabileceği kullanıcı gruplarını belirlemek. Örneğin şu anda yürüttüğümüz bazı çalışmalarda sosyal robotların sağlıklı yaşlanmada önemli bir yeri olup olmadıklarını araştırıyoruz. Bunun gibi gerek sağlıklı gerekse özel gruplarla robotların etkileşimlerini araştıracağımız çalışmalar yapmayı planlıyoruz. Bizimle çalışmak isteyen öğrencilere tavsiyem, bizimle iletişime geçmeden önce laboratuvarımızda yaptığımız çalışmalar konusunda ön araştırma yapmaları. Bunun için lab sayfamızdaki yayınlara bakabilirler ve labımda çalışan öğrencilerimle konuşabilirler. Bizim çalışmalarımızı da ilerletecek ve kendilerini heyecanlandıran sorular bulabiliyorlarsa bizimle iletişime geçebilirler. Kitap önerilerine gelince… Alan çok hızlı ilerliyor, bu yüzden kitaptan ziyade önemli bilimsel dergilerdeki güncel yayınları takip etmek daha önemli. Bir konu ile ilgili giriş düzeyinde bilgi sahibi olmak isteyen öğrenciler Nature Reviews Neuroscience, Trends in Cognitive Science, Trends in Neurosciences, Annual Reviews of Neuroscience ve Annual Reviews of Psychology gibi derleme yayınlayan dergilere bakabilirler.
FizikHaber: Son olarak varsa sizin eklemek istediklerinizi dinlemek isterim.
Bizi konuk ettiğiniz için çok teşekkür ederim. Ülkemizde bilişsel nörobilime ve sosyal robotiğe olan ilginin giderek çoğalması dileğiyle. Siz de bu anlamda çok güzel bir hizmet veriyorsunuz, bunun için de ayrıca teşekkür etmek isterim